背景及概述^[1]

硅膠是具有二維空間網狀結構的一氧化硅干凝膠，屬多孔性固體物質，孔分布范圍廣，具有很大的比表面，且具有一定的活性，廣泛應用于工業(yè)生產中。硅膠是一種多孔性物質，它的良好化學惰性以及高吸附性能在工業(yè)上作為吸附劑，也作為催化劑載體、填充劑、柱層析吸附劑。對于用途不同的硅膠，要求具有不同的孔結構。

烷基化硅膠是以硅膠為骨架材料，通過表面硅烷化處理而在其表面接枝各種有機基團的一種功能材料，可作為水處理劑、氣體吸附劑、吸附分離材料、催化劑和色譜擔體等材料使用。在色譜領域，烷基化鍵合硅膠固定相是反向液相色譜分析方法應用的主要填料，其合成時由于空間阻礙等因素，封端技術不能完全消除硅醇基團的影響，導致在分析極性化合物物時，色譜柱的色譜峰變形脫尾。在水處理和吸附領域，硅膠通過表面改性，可接枝胺基、羧基、聚合胺、氰等官能基團而成為可吸附分離各種金屬離子的吸附交換材料，并且可通過表面修飾對烷基化硅膠進一步進行改性。此外，烷基化硅膠可通過表面接枝和絡合形成各種絡合物固體催化劑?？梢姡捎谕榛枘z的基體具有結構穩(wěn)定、功能基易近性(底物分子可接近性)、優(yōu)良的耐壓和耐熱性能，使烷基化硅膠在各種場合得到了廣泛的應用。

烷基化硅膠制備^[1]

原料硅膠粒度40-60目，平均孔徑11-12nm，表面積430m2/g，堆密度0.43g/mL；氯丙基三氯硅烷為偶聯(lián)劑，分子式為Cl(CH2)3SiCl3，20℃條件下，比重r＝1.359-1.360；烷基化硅膠的合成方法和制備工藝如下：

1、活化硅膠的制備：將200克，粒度為40-60目的硅膠加入酸洗釜，加入800mL濃度為1mol/L的HNO3溶液，在沸點溫度(泡點溫度103℃)下煮沸6小時。酸洗步驟結束后，反應液立即用砂芯漏斗過慮，用純水和甲醇依次洗滌硅膠，使其pH達到6，然后在烘箱中，于100℃下干燥至恒重。

2、水合硅膠的制備：將活化硅膠放入自制的密閉容器中，根據(jù)所需的硅膠含水量調節(jié)容器的工作溫度處于55℃~60℃左右，使硅膠吸附水分達到吸附平衡，得到吸附水8％左右的水合硅膠。

3、烷基化硅膠的制備：

(1)將350mL經脫水處理的正己烷加入步驟2制備的水合硅膠中，攪拌，在真空條件下脫氣5~10分鐘。

(2)準確計量硅烷偶聯(lián)劑95mL，加入到350mL經脫水處理的正己烷中，在混合器中和干燥氣體保護下快速混合均勻。

(3)將步驟(2)所得的溶液加入到步驟(1)制備的硅膠中，在慢速攪拌和常溫條件下反應16小時，然后反應物用砂芯漏斗過慮，依次用正己烷、純水和甲醇洗滌，得到表面鍵合硅氧烷基團的烷基化硅膠。

(4)將上述烷基化硅膠放入真空干燥箱或烘箱內干燥，在80℃下干燥至恒重，得到烷基化硅膠。

經紅外光譜、潤濕性和孔結構測定表明制備的烷基化硅膠是成功的。以KBr壓片作為參比，測定硅膠和烷基化硅膠的紅外光譜。FTIR光譜圖顯示原料硅膠為典型無定形硅膠；烷基化硅膠的圖譜與硅膠圖譜明顯不同，在2962.4cm-1、914.2cm-1、和698.2cm-1分別出現(xiàn)了C-H和C-Cl鍵的伸縮振動吸收峰，說明硅膠表面引入了碳鏈和氯原子。硅膠和烷基化硅膠的潤濕角測定結果表明，硅烷化反應后，由于硅膠的表面覆蓋了一層不浸水的有機物，使硅膠由親水(0°)變?yōu)榱嗽魉?90°)，極大地提高了烷基化硅膠材料的耐酸堿穩(wěn)定性和抗水解能力?？捉Y構測定結果表明，烷基化反應后，硅膠的表面積和孔徑都略有降低。

多孔活性硅膠制備^[2]

一種多孔活性硅膠制備方法，包括以下流程：

S1、備料階段，選取足量的氧化鎂、氯化鈷、氯化鈣固體原料與去離子水，接著按重量份數(shù)，準備3-5份表面活性劑，20-25份無水乙醇，18-22份硅酸鈉，30-40份氯化銨溶液；

S2、制料階段，先將氧化鎂、氯化鈷與氯化鈣原料進行研磨加工，然后通過進行過篩，接著將氧化鎂、氯化鈷以及氯化鈣粉狀原料分別與去離子水混合，制取相應的氧化鎂溶液、氯化鈷溶液以及氯化鈣溶液，氧化鎂溶液與氯化鈷溶液以及氯化鈣溶液的相應份數(shù)為3∶4∶3，然后利用準備的表面氧化劑與去離子水混合制得0.1mol/L的表面活性劑溶液；

S3、凝膠階段，將準備好的無水乙醇與表面活性劑溶液混合，再向混合溶液中加入硅酸鈉，接著對混合材料進行輪攪拌，攪拌時間10-15min，然后對混合溶液進行水浴加熱，溫度控制在40℃-50℃，接著向混合溶液中添加預備的氯化銨溶液，氯化銨溶液的添加速率為1.5ml/min，然后向混合溶液中加入氧化鎂溶液，并進行第二輪攪拌，第二輪攪拌作業(yè)的時間為40min，然后向混合溶液中依次添加氯化鈷溶液和氯化鈣溶液，并進行第三輪攪拌，第三輪攪拌的持續(xù)時間控制在25-30min，從而制得凝膠；

S4、洗膠加工階段，向制得的凝膠中添加去離子水進行洗滌，洗滌時間30-40min，直至凝膠中的上層液達到澄清狀態(tài)；

S5、干燥煅燒階段，將凝膠放置到真空干燥機內進行干燥加工，再放置到500℃馬弗爐中進行煅燒，即可制得多孔活性硅膠。

參考文獻

[1][中國發(fā)明]CN200710054067.3一種烷基化硅膠的制備方法

[2][中國發(fā)明]CN202010464611.7一種多孔活性硅膠制備方法